KR101846853B1 - Flexible circuit board having rigid dummy - Google Patents
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Abstract
본 발명의 연성 기판은 폴리머 기재, 및 폴리머보다 강도가 더 큰 구리(Cu) 더미가 일측에서 상기 기재 표면에 박막 형태로 증착되고, 타측에서 상기 기재 내부에 관통 전극 형태로 충진되는 강성 더미를 포함한다. 이와 같은 본 발명의 구성에 의하면, 연성 기판의 강성 및 곡률반경을 제어할 수 있어 스트레스를 완화한다.The flexible substrate of the present invention includes a polymer substrate and a stiff pile in which a copper (Cu) stack having a higher strength than the polymer is deposited on one side of the substrate in a thin film form and the other side is filled in the substrate in the form of a penetrating electrode do. According to the structure of the present invention as described above, rigidity and radius of curvature of the flexible substrate can be controlled, thereby relieving stress.
Description
본 발명은, 강성 더미를 이용하여 곡률반경의 조절이 가능한 연성 반도체 기판에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고용량 고사양 경향에 비추어 밴드에 유연 반도체 패키지가 탑재되는 웨어러블 스마트 기기에 있어서, 유연 반도체 패키지가 자유롭게 휘다보니 과도한 휘어짐으로 인하여 해당 영역에 스트레스가 집중되면서 콘택 패일 등 수율 저하의 원인이 되기도 하는데, 연성 기판의 표면 혹은 내부에 구리(Cu) 더미를 형성하여 연성 기판의 강성 및 곡률반경을 조절하는 연성 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a flexible semiconductor substrate capable of adjusting a radius of curvature using a stiff dummy, and more particularly, to a wearable smart device in which a flexible semiconductor package is mounted on a band in view of a high capacity and high- The stress is concentrated on the corresponding region due to the excessive bending, which may cause a reduction in the yield of the contact fleece or the like. In order to control the stiffness and radius of curvature of the flexible substrate by forming a copper (Cu) Substrate.
현재 반도체 산업은 그 응용 범위를 다양하게 넓혀가고 있다. 이에, 반도체 메모리 등과 같은 집적회로 소자에 대한 패키징 기술도 점점 고용량화, 박형화, 소형화 등에 대한 요구가 높아지고 있고, 이를 해결하기 위한 다양한 솔루션이 개발되고 있다. Currently, the semiconductor industry is broadening its application range. Accordingly, packaging technology for integrated circuit devices such as semiconductor memories is increasingly demanded for high capacity, thinning, miniaturization and the like, and various solutions for solving the problems are being developed.
특히, 최근에는 휘어짐이 가능한 유연한 집적회로 소자가 개발되고, 나아가 언급한 집적회로 소자를 구비하는 휘어짐이 가능한 유연한 집적회로 패키지가 개발되고 있다.In particular, in recent years, flexible integrated circuit devices capable of bending are developed, and flexible integrated circuit packages capable of flexing with the above-mentioned integrated circuit devices are being developed.
그러나 종래 유연한 집적회로 패키지는 다음과 같은 문제점이 있다.However, conventional flexible integrated circuit packages have the following problems.
지금까지 유연한 집적회로 패키지에 필수적으로 포함되는 연성 PCB는 곡률반경을 일정하게 유지하고, 과도한 휘어짐을 제어하거나 조절할 수 있는 수단이 없다. Until now, flexible PCBs, which are integral to flexible integrated circuit packages, have no means of keeping the radius of curvature constant and controlling or controlling excessive flexing.
예컨대, 연성 PCB의 곡률반경이 지나치게 크면 해당 영역에 응력이 집중되고, 유연성이 지나치면 그 부분에 변형이 쉬워 접합 부위의 접착력이 약해질 수 있다. For example, if the radius of curvature of the flexible PCB is too large, the stress is concentrated in the area, and if the flexibility is excessive, the area is easily deformed, so that the bonding strength of the bonding part can be weakened.
이에 연성 PCB가 제한 없이 휘어지면, 연성 PCB 상에 접합되어 있는 반도체 다이의 양쪽 에지 부분이 스트레스를 받거나 혹은 연성 PCB와 반도체 다이를 연결하는 솔더 볼 기타 접속부재에 스트레스를 주게 된다. 결과적으로 반도체 다이의 에지 부분의 크랙이나 접합 부재의 접합력이 상실되어 수율 저하의 원인이 된다.If the flexible PCB is flexed unrestrictedly, both edge portions of the semiconductor die bonded to the flexible PCB are stressed or stressed to the solder ball or other connecting member connecting the flexible PCB and the semiconductor die. As a result, a crack in the edge portion of the semiconductor die or a bonding force of the joining member is lost, which causes a decrease in the yield.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 연성 PCB의 과도한 휘어짐을 제어하거나 강도를 조절하여 해당 영역의 스트레스를 완화시키거나 타 부품과의 접착력을 유지하도록 강도를 보강하는 연성 기판을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a flexible PCB which can suppress excessive bending of a flexible PCB, The strength of the flexible substrate is increased.
본 발명의 다른 목적은 동일 연성 PCB에 대해서도 PCB 상에 적층되는 반도체 부품의 환경에 따라 연성 기판의 강도를 다양하게 변경할 수 있는 연성 기판을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a flexible substrate which can vary the strength of a flexible substrate according to the environment of a semiconductor component stacked on a PCB, even for the same flexible PCB.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명의 연성 패키지는 휘어지는 연성 기판, 상기 연성 기판 상에 접합 부재를 이용하여 적층되는 연성 반도체 다이, 및 상기 연성 기판의 과도한 휘어짐을 제어하기 위하여, 상기 연성 기판의 곡률반경을 조절하는 강성 더미를 포함한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a flexible package of the present invention, comprising: a soft substrate bent, a soft semiconductor die stacked on the soft substrate using a bonding member, And a rigid dummy for controlling the radius of curvature of the flexible substrate, for controlling.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명의 연성 기판은 폴리머 기재, 및 상기 폴리머보다 강도가 더 큰 구리(Cu) 더미가 일측에서 상기 기재 표면에 박막 형태로 증착되고, 타측에서 상기 기재 내부에 관통 전극 형태로 충진되는 강성 더미를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a flexible substrate comprising a polymer substrate and a copper (Cu) pile having a strength higher than that of the polymer, deposited on one surface of the substrate in the form of a thin film, And a rigid pile filled in an electrode form.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.As described above, according to the configuration of the present invention, the following effects can be expected.
첫째, 더미를 이용하여 연성 기판의 과도한 휘어짐을 조절할 수 있고, 이와 결합되는 반도체 부품에 가해지는 스트레스를 제어할 수 있어 수율 개선에 효과적이다.First, excessive flexing of the flexible substrate can be controlled by using a dummy, and the stress applied to the semiconductor component coupled therewith can be controlled, thereby improving the yield.
둘째, 더미의 유무, 위치, 형상, 혹은 밀도를 달리하여 연성 기판의 강도를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 동일 연성 기판에서도 이와 결합되는 반도체 부품에 따라 연성 기판의 강도를 변화시킬 수 있어 더 효과적이다.Second, the strength of the flexible substrate can be controlled by varying the presence, position, shape, or density of the dummy, and it is more effective to change the strength of the flexible substrate depending on the semiconductor components bonded to the same flexible substrate.
셋째, 연성 기판 상에 적층되는 반도체 소자의 환경에 따라 연성 기판의 강도를 탄력적으로 조절할 수 있어 고집적화 및 다층화되어 가는 패키지 환경에 최적화할 수 있다.Thirdly, the strength of the flexible substrate can be flexibly adjusted according to the environment of the semiconductor device stacked on the flexible substrate, so that the package environment can be optimized for highly integrated and multilayered package environments.
도 1은 본 발명에 의한 강성 더미를 포함하는 연성 패키지의 구성을 나타내는 단면도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 박막 패턴 형태의 강성 더미를 포함하는 연성 패키지의 구성을 각각 나타내는 단면도들.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 관통 전극 형태의 강성 더미를 포함하는 연성 패키지의 구성을 각각 나타내는 단면도들.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a sectional view showing the configuration of a flexible package including a rigid dummy according to the present invention; Fig.
FIGS. 2 to 4 are cross-sectional views each showing a configuration of a flexible package including a rigid dummy in the form of a thin film pattern according to a first embodiment of the present invention. FIG.
FIGS. 5 and 6 are cross-sectional views, respectively, showing a configuration of a flexible package including a rigid dummy in the form of a penetrating electrode according to a second embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Brief Description of the Drawings The advantages and features of the present invention, and how to achieve them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. The dimensions and relative sizes of layers and regions in the figures may be exaggerated for clarity of illustration. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 반도체 소자 혹은 반도체 패키지의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.Embodiments described herein will be described with reference to plan views and cross-sectional views, which are ideal schematics of the present invention. Thus, the shape of the illustrations may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown, but also include changes in the shapes that are produced according to the manufacturing process. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific forms of semiconductor devices or areas of semiconductor packages and are not intended to limit the scope of the invention.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 강성 더미를 포함하는 연성 반도체 기판 및 연성 반도체 패키지의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of a flexible semiconductor substrate and a flexible semiconductor package including the rigid dummy according to the present invention having the above-described structure will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1을 참조하면, 연성 반도체 패키지(100)는, 연성 기판(110), 연성 기판(110) 상에 적층되는 하나 이상의 연성 반도체 다이(120), 연성 기판(110)과 연성 반도체 다이(120)를 연결하는 접속부재(130), 및 연성 기판(110)과 연성 반도체 다이(120)를 커버하는 연성 보호부재(140)를 포함한다.1, a
연성 기판(110)은, 절연 기재, 상기 기재 상하면에 형성되는 접속패드나 배선 패턴, 접속패드 등을 전기적으로 연결하기 위하여 기재 내에 형성되는 관통 전극이나 재배선 패턴을 포함할 수 있다.The
상기 기재는 유연성을 가지는 FPCB를 포함할 수 있다. 가령, 자유자재로 휘어지는 유연 반도체 기판 및 유연 반도체 다이가 제공되고, 나아가 전술한 기판 및 반도체 다이를 포함하는 위아래로 굽어지는 유연 반도체 패키지가 개발됨에 따라, 기재는 유연 FPCB를 이용하여 구성될 수 있다. 즉, 연성 기판(110), 연성 반도체 다이(120), 연성 보호부재(140)를 통하여 연성 패키지(100)의 구현이 가능하다.The substrate may include a flexible FPCB. For example, a flexible semiconductor substrate and a flexible semiconductor die are provided that flex freely, and further, a flexible semiconductor package that is bent upward and downward including the above-described substrate and semiconductor die is developed, and the substrate can be constructed using flexible FPCB . That is, the
가령, 기재는 휘어지거나 구부러질 수 있는 폴리머 재질로 형성될 수 있다. 기재는 대표적으로 폴리이미드(PI), 폴리에스터(polyester), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 테플론(Teflon), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 기타 중합체(polymeric)로 형성될 수 있다. For example, the substrate can be formed of a polymeric material that can be bent or bent. The substrate may typically be formed of polyimide (PI), polyester, polyethylene naphthalate (PEN), Teflon, polyethylene terephthalate (PET), or other polymeric materials.
연성 반도체 다이(120)는 연성 기판(110) 상에 집적되되, 휘어질 수 있도록 그 두께는 수십 마이크로미터를 넘지 않는 것으로 한다. 가령, 수 나노미터에서 수십 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다.The
한편 연성 반도체 다이(120)를 접합하는 접착부재(도시되지 않음)는 접착력이 우수한 고분자 물질을 포함하여 연성 기판(110)이 휘거나 구부러지더라도, 연성 기판(110)과 연성 반도체 다이(120) 사이에 박리 혹은 분리 현상이 발생하지 않도록 접착력이 강한 물질이 요구된다.(Not shown) for bonding the
연성 보호부재(140)는, 휘어지거나 구부려지는 재질로 형성될 수 있다. 가령, 연성 보호부재(140)는, 응력을 제공할 수 있는 물질을 포함하며, 폴리머 재질(polymer)이나 고무 재질(rubber)을 포함할 수 있다. 특히 폴리이미드(poly imide)를 포함할 수 있다.The flexible
따라서 연성 반도체 패키지(100)를 임의로 휘거나 구부리더라도 유연하고 신축 가능하고, 신축에 따른 응력이 발생하더라도 응력에 따른 손상이 방지되고, 특히 연성 기판(110)을 구부리거나 잡아 늘렸을 때, 연성 기판(110) 상에 형성되는 접속패드가 절단되거나 연성 접속부재(130)가 연성 기판(110)으로부터 박리되지 않아, 콘택 패일(contact fail)이 방지된다.Therefore, even if the
그러나 본 발명은 연성 기판(110)의 과도한 휘어짐으로 인해 발생하는 스트레스를 방지하고, 연성 기판(110)과 연성 반도체 다이(120)의 가장자리 접합 부위에 집중적으로 발생되는 크랙이나 박리를 해결하기 위하여, 연성 기판(110) 내에 강성 더미(112)를 필요한 위치에 선택적으로 형성하는 것에 특징이 있다.However, in order to prevent stress caused by excessive bending of the
강성 더미(112)는 해당 위치에 물리적 강성을 제공함으로써, 과도한 휘어짐을 방지하고, 스트레스를 완화할 수 있다. 강성 더미(112)는 연성 기판(110)의 강성을 보완하기 위하여 기재에 가공이 용이한 구리(Cu) 더미를 이용할 수 있다. The
이러한 강성을 조절하는 여러 방법이 있다. 강성 더미(112)의 연성 기판(110) 내의 위치에 따라, 그 구조 및 형상에 따라 혹은 강성 더미(112)의 연성 기판(110) 상의 구조와 밀도에 따라 연성 기판(110)의 곡률반경을 조절할 수 있다.There are several ways to control this stiffness. The radius of curvature of the
<< 제1실시예First Embodiment >>
도 2를 참조하면, 강성 더미(112)는 연성 기판(110)의 표면에 형성될 수 있다. 가령, 기재 상면의 일정 부분을 리세스 하고, 여기에 강성 더미(112)를 박막 형태로 증착할 수 있다. Referring to FIG. 2, the
강성 더미(112)는 기재 상에 형성되는데, 폴리머 재질보다 강도가 높은 구리(Cu) 외에도 알루미늄(Al). 혹은 티타늄(Ti) 기타 금속 합금을 이용할 수 있다. 강성 더미(112)는 리소그래피 공정을 통해 증착 및 식각 될 수 있다.The
연성 기판(110) 저면에도 강성 더미(112)가 형성될 수 있다. 연성 기판(110) 상면에는 접속패드 등이 형성되기 때문에 강성 더미(112)와 저촉될 수 있다. 그러나 상호 저촉되지 않는 범위 내에서 강성 더미(112)는 접속패드 등의 제조 공정 시 동일한 포토 마스크를 이용하여 일체로 혹은 연속적으로 진행될 수 있다. A
도 3을 참조하면, 연성 기판(110) 양면에 강성 더미(112)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3, a
강성 더미(112)의 두께가 연성 기판(110)의 위치에 따라 변화되도록 설계할 수 있다. 연성 반도체 다이(120)와 결합하는 연성 기판(110)의 위치에 따라 강성 더미(112)의 두께를 조절하여 패키징 환경에 따라 연성 기판(110)의 강도를 탄력적으로 제어할 수 있다. 연성 기판(110) 상에 적층되는 연성 반도체 다이(120)의 경우 에지 영역에서 응력이 집중되고, 파손의 우려가 크기 때문에, 연성 반도체 다이(120)의 에지 영역과 대응되는 강성 더미(112) 두께를 특히 도 4에 도시된 바와 같이 특히 두껍게 형성할 수 있다.The thickness of the
<< 제2실시예Second Embodiment >>
도 5를 참조하면, 강성 더미(112)는 연성 기판(110) 내부에 형성될 수 있다. 가령, 기재를 통과하는 관통 홀(H)을 형성하고, 관통 홀(H)에 관통 전극 형태로 강성 더미(112)를 충진할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
기재의 휘어짐을 조절하기 위한 관통 홀(H)의 구조와 형상을 설정하고, 관통 홀(H) 숫자를 조절하거나 연성 기판(110)에 영향을 주지 않는 범위 내에서 강성 더미(112)의 양을 조절하여 강성을 제어하고, 곡률반경을 조절할 수 있도록 한다.The structure and shape of the through hole H for adjusting the warping of the substrate are set and the amount of the
관통 홀(H)의 구조와 형상에 따라 강성 더미(112)의 형상이 달라 질 수 있고, 연성 기판(110)의 강도가 조절될 수 있다. The shape of the
관통 홀(H)의 밀도에 따라 연성 기판(110)의 강도를 조절할 수 있다.The strength of the
강성 더미(112)의 밀도가 연성 기판(110)의 위치에 따라 변화되도록 설계할 수 있다. 연성 반도체 다이(120)와 결합하는 연성 기판(110)의 환경에 따라 강성 더미(112)의 밀도를 조절하게 되면, 연성 패키지(100)의 사정에 따라 강도를 탄력 있게 제어할 수 있다. 연성 기판(110) 상에 적층되는 연성 반도체 다이(120)의 경우 에지 영역에서 응력이 집중되고, 파손의 우려가 크기 때문에, 도 6에 도시된 바와 같이 연성 반도체 다이(120)의 에지 영역과 대응되는 기재에 강성 더미(112)의 밀도를 강화할 수 있다.It is possible to design the density of the
본 발명은 연성 기판(110)의 강도보다 더 강한 강성 더미(112)를 이용하여 연성 기판(110)의 과도한 휘어짐을 제어하는 것을 기본으로 하고 있지만, 거꾸로 폴리머 기재보다 강도가 약한 러버 더미를 이용하여 연성 기판(110)의 휘어짐을 더 강화할 수 있다. 가령, 실리콘이나 고무 재질의 러버 더미가 사용될 수 있다.Although the present invention is based on controlling excessive flexing of the
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 연성 기판의 과도한 휘어짐을 방지하기 위하여 연성 기판의 강성 및 곡률반경을 제어하는 구리(Cu) 더미의 구성을 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.As described above, according to the present invention, it is understood that the configuration of the copper (Cu) pile for controlling the rigidity and the radius of curvature of the flexible substrate in order to prevent excessive flexing of the flexible substrate is a technical idea. Many other modifications will be possible to those skilled in the art, within the scope of the basic technical idea of the present invention.
100: 연성 패키지 110: 연성 기판
112: 강성 더미 120: 연성 반도체 다이
130: 접속부재 140: 보호부재100: flexible package 110: flexible substrate
112: Rigid pile 120: Flexible semiconductor die
130: connecting member 140: protective member
Claims (10)
폴리머 기재; 및
상기 폴리머보다 강도가 더 큰 구리(Cu) 더미가 일측에서 상기 기재 표면에 박막 형태로 증착되고, 타측에서 상기 기재 내부에 관통 전극 형태로 충진되는 강성 더미; 를 포함하고,
상기 강성 더미는 상기 폴리머 기재의 상면에 형성되는 접속 패드 혹은 배선 패턴과 저촉되지 않는 범위 내에서 형성되고, 상기 접속 패드 혹은 상기 배선 패턴과 전기적으로 연결되지 않으며,
상기 폴리머 기재 상부에 연성 반도체 다이가 적층되는 경우 상기 연성 반도체 다이는 중심 영역보다 에지 영역에서 응력이 집중되기 때문에, 상기 중심 영역보다 상기 에지 영역과 대응되는 위치에서 상기 관통 전극의 크기 혹은 밀도가 커지는 것을 특징으로 하는 연성 반도체 기판.A soft semiconductor substrate mounted on a wearable smart device,
Polymer substrates; And
A stiff dummy, in which a copper (Cu) pile having a strength higher than that of the polymer is deposited on one surface of the substrate in a thin film form and the other side is filled in the substrate in the form of a penetrating electrode; Lt; / RTI >
Wherein the rigid dummy is formed within a range not to be in contact with a connection pad or a wiring pattern formed on an upper surface of the polymer substrate and is not electrically connected to the connection pad or the wiring pattern,
When the soft semiconductor die is stacked on the polymer substrate, the stress is concentrated in the edge region of the soft semiconductor die, so that the size or density of the penetrating electrode is increased at a position corresponding to the edge region Wherein the flexible semiconductor substrate is a silicon substrate.
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